鸡兔同笼问题是小学阶段非常经典的数学问题,可以这么说,所有的小学生都学习过或见识过鸡兔同笼问题,而且有不少学生还为此吃尽了苦头。为什么鸡兔同笼问题在中国这么“流行”呢?因为这个问题本身就是我们中国人提出来的。
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我翻阅了一下中国古代的数学书籍《孙子算经》,里面就有关于鸡兔同笼问题的描述,在《孙子算经》里,鸡兔同笼问题被叫做雉兔同笼问题,原文是:今有雉、兔同笼,上有三十五头,下有九十四足。问:雉、兔各几何?翻译一下就是:鸡、兔在同一个笼子里,上面有35个头,下面有94只脚。问:鸡、兔各多少只?
为什么这道题这么经典,竟然被收录到《孙子算经》里面,就是因为这里面涉及到两种动物,两种动物的脚数不相同,需要通过假设、利用想象来进行求解,非常有利于训练学生的思维能力。
实际上,鸡兔同笼的解决方法非常多,我自己就总结了十几种,当然,大家不需要记住每种做法,事实上,有的做法也不见得是非常适合,只是用于拓展一下大家的思路,给出另类的解决方案,供大家学习参考。
下面我就把这些解法一一列出,快去找寻适合你的那种解题方法吧!
经典解法一:先易后难列表法
先介绍一种最最基础的做法,这种做法看起来比较“笨”,但是却有它的优点,具体的解决办法就是一个一个的数,一个一个地试。
首先列一个表格,在表格中可以看到,鸡和兔子的脚数不同,所以,对于不同只数的鸡和兔子,虽然它们的总数相等(都等于35只),但是脚数是变化的,我们将不同组合下的鸡和兔子的脚数分别列出来,以表格的形式展示如下:
鸡 | 35 | 34 | 33 | 32 | 31 | 30 | …… | 23 |
兔 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | …… | 12 |
总脚数 | 70 | 72 | 74 | 76 | 78 | 80 | 94 |
列表的时候,我们先假设鸡有35只,那么兔子就只能是0只,这样就算出了总的脚数,然后将鸡的只数递减,兔子的只数递增,依次计算出总的脚数,最终能够计算出当鸡有23只,兔子有12只时,总脚数等于94只,符合题目中的条件,进而得到最终的结果。
实际上,在填写表格的时候,也不需要完全把所有的结果都计算出来,只需要填写几个空格,细心的同学通过观察数字的变化规律,就可以很轻松的判断出鸡和兔子的只数了。
很多学生和家长对这种方法不屑一顾,觉得这种方法既笨拙又麻烦,我并不这么认为,其实,对于小学低年级的学生而言,这种方法我倒是认为是最值得推荐的方法,因为在制作表格的过程中,学生需要自主地去探索鸡、兔在数量变化的时候,总脚数的变化特点,通过动手绘制以及用眼观察,分析比较得出,由于兔子的脚比鸡多两只,所以当鸡数少1只,兔数多1只的时候,总脚数会增加2只的规律性认识。而这正是培养学生探索精神,提升学生数学思维的重要途径。
经典解法二:灵机一动假设法
鸡兔同笼的解法中,我个人最喜欢的同时也是最推荐学生使用的就是假设法,因为假设法几乎能够解决所有类型的鸡兔同笼问题,即使题目进行了很大的改编和变形,假设法都能有效的对题目进行解析,当然,对于一些变形的鸡兔同笼问题,用假设法会比较烧脑。在实际应用中,假设法几乎是最经典,最有效率的一种方法,学生运用假设,将不同的情形(鸡和兔子的脚数不同)转化成相同的情形,有利于简化问题,理清思路。
鸡兔同笼问题的难点就在于每只鸡和每只兔子的脚数是不同的,这是问题的难点,但也是解决问题的关键点或者说是突破口,假设鸡和兔子的脚数相同,那么,题目就会大大简化,将复杂问题简单化,是解决数学问题的常见思路。
假设一:所有兔子都站起来,藏起2只脚。这样的话,每只鸡和每只兔子的脚数就相等了,都是2只,在这种情况下,一共有35个头,也就是说一共有35只动物,每个动物有2只脚,那么总的脚数=35×2=70只,这比题目给出的94只脚少了24只,想一想为什么少了?因为每只兔子都站了起来,收起了2只脚,一只兔子少2只脚,一共少了24只脚,所以一共有24÷2=12只兔子,再用35-12=23就是鸡的数量。
假设二:我们也可以把鸡假设成兔子,此时,所有鸡增加2只脚。这样的话,每只鸡和每只兔子的脚数就相等了,(都是4只),在这种情况下,一共有35个头,也就是说一共有35只动物,每个动物有4只脚,那么总的脚数=35×4=140只,这比题目给出的94只脚多了46只,想一想为什么这次脚又多了呢?因为每只鸡都多了2只脚,一只鸡多2只脚,一共多了46只脚,所以一共有46÷2=23只鸡,再用35-23=12就是兔子的数量。
实际上,假设法不仅能做出经典的鸡兔同笼问题,对于一些鸡兔同笼变形题,包括分组法解决的鸡兔同笼问题,都能很好地解决,大家要不断地用假设法去尝试解决这类问题。
经典解法三:公平交换代换法
实际上,我们还可以用一二年级时学到的变量代换的方法求解鸡兔同笼问题。用红圆圈代表鸡,用蓝圆圈代表兔子。根据题意,我们可以列出下面的算式:
这种方法也是我非常推荐的,因为这种方法虽然只是用到了一二年级的知识,但实质上却是方程思想的初步应用,是设未知数求解问题的雏形,在这道题中,我们分别用红圈和蓝圈代表鸡和兔子,本质上就是一种数学抽象,对提升学生的分析归纳问题能力有非常好的作用和效果。
当然,这种做法对四年级以下的学生来说,听是能听懂的,但让他们再做一次恐怕有些难度,因为这种做法的实质是方程解法,只不过用符号代替了x、y,对低年级的学生来说是有一定难度的。
我比较建议家长用这种方法尝试给孩子讲一下,看看孩子的反应,也看看孩子在今后遇到鸡兔同笼问题时,会采用哪一种方法,可以据此做一个对孩子理解力的初步判断,如果他仍然愿意并能够使用这种方法解决鸡兔同笼问题,那我觉得是可以提前给他讲讲方程的。
经典解法四:一目了然图形法
鸡兔同笼问题当然还可以采用图形的方法来解决,比如,下面我先用线段表示鸡和兔,蓝色的线段代表鸡的只数,红色线段代表兔的只数。